供热工程课程设计说明书

1、供热工程课程设计说明书学 院： 专 业： 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2015年09月28日目 录第1章 工程概况2第2章 供暖热负荷计算4查询规范4室内供暖热负荷计算5负荷计算举例8第3章 散热器的选型及安装形式10散热器片数计算10散热器的布置12散热器片数计算举例12第4章 水力计算13水力计算原理13户内水平系统水力计算14分户采暖供暖系统计算的过程和步骤15不平衡率计算举例16第5章 管道的布置17第6章 其他附加设备的介绍17参考文献18I摘要人们在日常生活和社会生产中都需要使用大量的热能。将自然界的能源直接或间接地转化为热能，以满足人们需要的科学技术，称为热能工程

2、。供暖就是用人工方法向室内供给热量，使保持一定的室内温度，以创造适宜的生活条件或工作条件的技术。所有供暖系统都由热媒制备（热源）、热媒输送和热媒利用（散热设备）三个主要部分组成。本设计主要采用集中式供热系统，散热器给室内供热方式有对流供热和辐射供热。根据此建筑物的特点采用垂直单管跨越式同程系统，此系统的好处是既可以避免垂直方向的垂直失调，即底层用户不至于过冷；又可以避免水平方向的水平失调，即不至于使距干管最远用户无法达到要求的温度。同时，还考虑了经济、可靠、节能等方面。关键词：热能工程；热媒；热源；对流；辐射一、 工程概况1、设计题目：北京某住宅#居民楼10层采暖设计。本工程为北京市一栋18层

3、的居民楼，其中有卧室，餐厅，客厅，卫生间一，卫生间二，厨房，书房等功能用途的房间。楼层标高2.8米，本工程以75/50低温热水作为采暖热媒，为本居民楼设计供暖系统。建筑概况：总层数十八层，总高度 58m。本设计为第11层C户的采暖设计。高25.2m，总面积131.86 m22、北京气象资料：冬季供暖室外计算温度 tw = -7.6冬季主导风向 东北风 3、建筑参数室内供暖计算温度见下表：室内设计参数 房间功能厨房卧室餐厅客厅卫生间1卫生间2书房室内设计温度()18181818181818本工程为一栋18层的居民楼，层高2.8米：建筑物的平、立、剖面图。维护结构传热系数按下表选取1）外墙：厚空心

4、砖370，双面抹灰，K=0.543W（m2/k）热阻R=1.842 m2k/w2）外窗：单框两层玻璃窗，k=3.49 W（m2/k）3）内墙：空心砖150， K=2.48 W（m2/k）4） 门 ：单层实体木门，k=4.65 W（m2/k）5）屋面：170mm厚加气混凝土块，K=1.18 W（m2/k）热阻R=0.76 m2k/w6）地面为不保温地面，K值按地带决定。7）层高：2.8m，普通窗高1.5m，飘窗高1.85m4）热源：室外供热管网，供水温度75，回水温度50。引入管处供水压力满足室内供暖要求。二、热负荷计算1、查询的规范：围护结构的温差正系数序号围 护 结 构 特 征1外墙、屋顶、

5、地面以及与室外相通的楼板等1.002闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等0.903与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（1 6层建筑）0.604与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙（7 30层建筑）0.505非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时0.756非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以上时0.607非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以下时0.408与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙、防震缝墙0.709与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.4010伸缩缝墙、沉降缝墙0.30根据北京市标准新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程户间总传热量不宜大于该房间基本供暖负荷

6、的80%。根据北京市标准新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程取各向传热量总和的适当比例作为户间总穿热负荷，是考虑户间出现传热温差的概率。一般可取50%。实用空调设计手册2、供暖系统热负荷计算： 由于此次设计采取分户供暖，所以考虑户间出现传热温差得附加耗热量Q4，取各向传热量总和的50%。（1）：总耗热量 （2-1）式中：围护结构的基本耗热量，W； 围护结构的附加(修正)耗热量，W； 冷风渗透耗热量，W；冷风侵入耗热量，W；供暖总耗热量，W。（2）：围护结构的基本耗热量 （2-2）式中：j部分围护结构的基本耗热量，W；j部分围护结构的基本传热面积，；j部分围护结构的基本传热系数，；冬季室内计算

7、温度，；冬季室内计算温度，；围护结构的温差修正系数围护结构传热系数K值均匀多层材料（平壁）的传热系数KK = = W/(m2)R0维护结构的传热阻，m2/ Wan ,aw维护结构内、外表面的换热系数，W/(m2)Rn,Rw维护结构内、外表面 的传热阻，m2/ Wi维护结构各层的厚度，mi维护结构各层材料的导热系数，W/(m2)Rj由单层或多层材料构成的维护结构个材料层的热阻（3）、 附加耗热量计算1）朝向修正耗热量 暖通规范规定：宜按下列规定的数值，选用不同的朝向修正率北、东北、西北 010% 东南、西南 -10%-15%东、西 -5% 南 -15%-30%2）风力附加耗热量暖通规范规定：在一

8、般情况下，不必考虑风力附加。只对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别高的建筑物，才考虑垂直的外围护结构附加5%10%。3）高度附加耗热量暖通规范规定：当房间高度大于4m时，每高出1m应附加2%，但总的附加率不应大于15%。（4）、冷风渗透耗热量高层建筑由于建筑物高度增加，冷风渗透量受到风压和热压的综合作用。热压：建筑物各层门窗两侧的有效作用热压差，仅与该层所在高度位置，建筑物内部竖井空气温度和室外温度所形成的的密度差，以及热压差系数值大小有关，而与门窗所处的朝向无关。风压：建筑物各层不同朝向的门窗，由于风压作品所产生的计算冷风渗透量是不相等的，需要考虑渗透空气量的

9、朝向修正系数。计算公式为=式中cp冷空气的定压比热容，1.005kJ/(kgK)；Pwr供暖室外计算温度下的空气密度，（kg/m3）；L渗透冷空气量，m3/h；tn 采暖室内计算温度()；tw 采暖室外计算温度()。0.278单位换算系数，1kJ/h0.278W。m风压和热压共同作用下，考虑建筑体形、内部隔断和空气流通等因素，不同朝向、不同高度的门窗冷风渗透压差综合修正系数，按式3-3c确定；b门窗缝隙的渗风指数，0.560.78b=，当无实测数据时，可取0.67=； 计算第九层楼北向、南向、东向的门窗冷风渗透耗热量，设中和面标高在整个建筑物高度的一半位置上，第就层楼的窗户中心线标高h=26.

10、83。北京市北向的朝向修正系数n=1.0，北京市冬季室外平均风速V=0.28m/s，取Cf=0.5，Cr=0.5，室内温度tn=18，供暖室外计算温度，窗户b=0.67全部计算结果见附录-高层冷风渗透风压热压修正计算表 （5）、冷风侵入耗热量 ： 流入的冷空气量 式中：外门的基本耗热量，W； 冷风侵入耗热量，W； N 考虑冷风侵入的外门附加率。外门附加率N值外门布置状况附加率一道门65n%两道门（又门斗）80n%三道门60n%供暖建筑和生产厂房的主要出口 500%注：n-建筑物的楼层数。(6)、分户采暖附加耗热量根据北京市标准新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程取各向传热量总和的适当比例作为

11、户间总穿热负荷，是考虑户间出现传热温差的概率。一般可取50%。3、负荷计算举例下面以9-D户主书房进行负荷计算:1、计算围护结构的传热耗热量(1)北外墙1 传热系数K0.543温差修正系数=1,传热面积 F=6.56 北外墙的基本耗热量为:10.5436.56(18-(-7.6)=91.19W查得，北京北朝向修正取=0；朝向修正耗热量为72.54(1-0)=91.19W计算其他部分的传热耗热量见附录的计算表2、计算书房的冷风渗透耗热量（按该算法计算）北外窗缝隙长度L =7.3m 每米窗缝隙渗入的空气量V=2.8（1） 求压差比C值（2）求Ch值（3）求m值，北京北向的朝向修正系数 n=1（4）

12、求窗户的冷风渗透耗热量3、冷风侵入耗热量 W外门的基本耗热量；N考虑冷风侵入的外门附加率，按表19计算本设计为九层，故4、户间传热 式中0.7为户间传热占基本负荷的百分比；0.5为户间出现传热温差的概率具体计算结果见计算书表3、总耗热量其他房间计算如上，详见附录-供暖热负荷计算表三、 散热器的计算M132型散热器的宽度是132，两边为柱状中间有波浪形的纵向肋片。柱型散热器传热系数高，散出同样热量时金属耗量少易消除积灰，外形也比较美观。每片散热面积少，易组成所需散热面积。铸铁散热器是目前应用最广泛的散热器，它结构简单，耐腐蚀，使用寿命长，造价低。 1、散热器片数计算 (3-1)式中:散热器散热面

13、积，； 散热器的散热量， W； 散热器内热媒平均温度，； 供暖室内计算温度，；， 散热器的传热系数，； 散热器组装片数修正系数； 散热器组连接形式修正系数； 散热器组安装形式修正系数。 由于系统采用的为异侧进出式，故=1.009。 选取A=100mm； =1.02。 计算散热器面积时，先取=1.00，但算出F后，求出总片数，然后再根据片数修正系统的范围乘以对应的值，其范围如下：表3.2 片数修正系数每组片数200.9511.051.1另外，还规定了每组散热器片数的最大值，对此系统的粗柱M132型散热器每组片数不超过20片。 在热水供暖系统中，散热器进出口水温的算术平均 (3-2)式中：散热器进

14、水温度，；散热器出水温度，。由于系统采用分户单管跨越式系统，各层散热器平均进出水温度相同。 tpj= 62.5针对北京气象条件和实际选择，采用M-132型散热器。散热器片数的计算按下列步骤进行：1、利用散热器散热面积公式求出房间内所需总散热面积(由于每组片未定，故先按1计算)；2、确定每片散热器的散热面积。3、计算散热器片数，求实际所需散热器面器。4、求实际采用片数。2、散热器的布置：l、散热器宜安装在外墙窗台下，这样，沿散热器上升的对流热气流能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气六和玻璃冷辐射的影响，是流经室内的气流比较暖和。2、为防止冻裂散热器，两道外门之间，不准设置散热器。3、散热器一般应明装，

15、布置简单。4、在垂直单管或双关供暖系统中，同一房间的两组散热器可以串联连接；贮藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器，可同临室串联连接。3、散热器的计算实例 以书房为例：查供热工程附录2-1，对M-132型散热器 =2.426（62.5-20）0.286 =7.09 W/(m.)修正系数：散热器组装片数修正系数，先假定=1.0；散热器连接形式修正系数，查供热工程附录2-4，=1.009；散热器安装形式修正系数，查供热工程附录2-5，=1.02；散热器的面积 =984.49/【7.09*（62.5-18）】*1.0*1. 009*1.02=3.21 m2M-132型散热器每片散热面积为

16、0.24m2则散热器的片数为n=3.93/ 0.24=13查附录2-3，当散热器片数为1120片时，=1.05.因此，实际所需面积为：F=3.21*1.05=3.37m2则实际采用片数为：n=3.37/ 0.24=14片取整数，应采用M-132型散热器14片。同理计算出其他各房间的散热器片数，详见附录-散热器选型计算表四、 水力计算：系统采用机械循环下供下回的形式；水平干管采用同程式系统；单元立管采用异程式系统；建筑要分区：低区310层 高区1119层户内采用单管跨越异侧上进下出的形式。在建筑物入口处设建筑热力入口装置；在每户入口设户内采暖系统入户装置； 每户的第一个散热器安装温控阀；每个散热

17、器有空气排除装置。户内管道埋设在墙内，散热器采用明装的安装形式。注：1.水平供水干管敷设坡度不应小于0.003。坡度应与水流方向相反，以利排气。2.根据建筑的结构形式，布置干管和立管，为每个房间分配散热器组。考虑到散热器耐用性和经济性，本工程选用铸铁柱型散热器。结合室内负荷，选择铸铁M132散热器。结合室内负荷，散热片主要参数如下，散热面积0.24m2，水容量1.32L/片，重量7Kg/片，工作压力0.5MPa。多数散热器安装在窗台下的墙龛内，距窗台底80mm，表面喷银粉。 1、水力计算原理供暖系统管路水力计算的主要任务1）按已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力(压头)。确定各管段的管径；

18、2）按已知系统各管段的流量和各管段的管径，确定系统所必需的循环作用压力(压头)；3）按已知系统各管段的管径和该管段的允许压降，确定通过该管段的水流量。设计热水供暖系统，为使系统中各管段的水流量符合设计要求，以保证流进各散热器的水流量符合需要，就要进行管路的水力计算。当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间的摩擦就要损失能量；而当流体流过管道的一些附件（如阀门、弯头、三通、散热器等）时，由于流动方向或速度的改变产生局部旋涡和撞击，也要损失能量。前者成为沿程损失，后者称为局部损失。 本系统利用的水力计算方法：在民用建筑中，分户采暖系统的户内阻力不可能无限大。一方面，水平管的管径不可能过小，过

19、小的管径造成流量过小，水是热的载体，流量小不便于满足分户用户的热量调节要求；另一方面，住宅用户的水平管线长度是有限的。由以上分析可知，分户采暖系统的户内水平管的平均比摩阻Rpj的选取尽可能大些，可取传统采暖系统形式的平均比摩阻Rpj的上限100120 pa/m2、户内水平系统水力计算 户内系统采用水平跨越式一：在轴侧图上进行管段编号，水平管与跨越管编号并注明各管段的热负荷和管长。二：计算各管段的管径1）水平管段流量为 /h 式中： Q管段的热负荷，W； 系统的设计供水温度，； 系统的设计回水温度，。跨越管段流量为Gk=（1-0.36）G 从而确定各管段管径三：各管段的局部阻力系数的确定四：跨越

20、管的局部阻力和沿程阻力的计算管段的局部损失计算如下：2）局部阻力损失Pj：Pj=Pd*3）沿沿程损失Py：Py=Rl4）总阻力损失P=Py+Pj水流过热水供暖系统管路的附件（如三通、弯头、阀门等）的局部阻力系数值可查阅文献。表中所给出的数值都是用实验方法确定的。利用上述公式可分别确定系统中备管段的沿程损失Pj和局部损失Pd，两者之和就是该管段的阻力损失。详细计算数据见附录-9层D区水平跨越式户内采暖系统水力计算表3、分户采暖供暖系统计算的过程和步骤 热水供暖系统水力计算的最终目的是要选择适当的管径，使作用于每一循环环路上的作用压力能保证在环路的每一管段流过所需要的热水流量。根据管段的流量和给定

21、的管径，利用水力计算图表，确定该循环环路各管段的阻力损失以及整个系统所必需的循环作用压力。通过选用适当的R值(或流速v值)来决定管径。如选用较大的Rpj值，则管径可缩小，但系统的阻力损失增大，水泵电能消耗增加。同时为了各循环环路易于平衡，最不利循环环路的平均比摩阻不宜选得太大。目前在设计实践中Rpj 值一般选用100120Pa/m。剩余的资用循环压力，由入口处的调压装置节流。计算步骤如下：1、进行管段编号，立管编号并注明各管段的热负荷和管长。并计算各管段局部阻力系数。3、本系统立管为下供下回异程式，干管为水平同程式4、确定各管段的管径。各管段的热负荷和设计参数已知，可计算出各管段的流量。根据立

22、管与干管的平均比摩阻选取原则，查水力计算表，可确定各管段的管径和流速等。 /h 式中： Q管段的热负荷，W； 系统的设计供水温度，； 系统的设计回水温度，。（2）、根据管长和R。计算沿程阻力损失R。（3）、确定局部阻力系数 。根据系统图中管路的实际情况，利用附录4-2，将其阻力系数值。（4）、根据和计算局部阻力损失。（5）、求各管段的压力损失Rpj+。详细计算见附录-采暖楼层供回水立管水力计算4、计算不平衡率热水采暖系统的并联环路各分支环路之间的计算压力损失允许差值查表。在进行系统水力计算时，系统并联环路各分支环路之间的计算压力损失差值如果超过了允许差值，就必须调整一部分管道的管径，使之满足要

23、求。并联环路备分支环路之间的压力损失允许差值查手册。并联环路各分支环路之间的压力损失允许差值系 统 形 式允 许 差 值（%）系 统 形 式允 许 差 值（%）双管同程式双管异程式1525单管同程式单管异程式15155、不平衡计算示例3层用户4的阻力损失为：P1=P2=P3=3487.91+ 1103.73=4591.64pa重力循环自然附加压力为：Pz=（2/3 ）*g*h=（2/3）（988.07-974.84）*9.8*8.4=872.04Pa则3层用户的资用压力为：P1=P1+Pz=4591.64+872.04=4359.9Pa与3层用户并联的管段及4层用户的压力损失为： (Py12+Pj12)+P2=325.2+4591.64=4916.84Pa4层用户的重力循环附加压力为：Pz2=（2/3 ）*g*h=（2/3）（988.07-974.84）*9.8* 18.6=1162.7Pa并联环路中，2层用户相对于1层增加的自然附加压力为：P z1、2=Pz2Pz1=1162.7-872.04=290.68Pa4层的资用压力:P2=P1+P z1、2=4359.9+290.68=4650.63Pa不平衡率：X21= P2- (Py12+Pj12)+P2/ P2=